KR102597241B1 - 베어링을 이용한 발전기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 본 발명의 목적은, 베어링을 통해 공급된 전류를 충전할 수 있고 사용할 수 있는, 베어링을 이용한 발전기를 제공하는 것이며, 이를 위해, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 회전바; 상기 회전바에 연결된 제3 베어링; 상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링; 상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부; 상기 제4 베어링을 지지하는 제4 지지부; 상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부; 상기 회전바의 일측 끝단에 연결어 있는 코어부; 상기 코어부에 감겨져 있고, 일측 끝단은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 타측 끝단은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 전선; 상기 코어부을 감싸도록 상기 코어부 외곽에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석; 및 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 회전부를 포함한다.
Description
본 발명은 발전기에 관한 것이다.
종래의 발전기는 브러시와 정류자 혹은 슬립링을 이용하고 있다. 그러나, 브러시와 정류자의 지속적인 마찰로 인해 브러시의 수명이 줄어들고, 이 마찰로 인한 아크와 소음이 발생한다.
또한, 슬립링을 사용할 시 복잡한 구조와 짧은 수명의 문제가 일어난다.
즉, 종래의 발전기에서는, 브러시와 정류가 혹은 슬립링이 이용되고 있으며, 브러시의 짧은 수명과 정류자와의 마찰, 슬립링의 복잡한 구조와 짧은 수명의 문제가 일어난다. 이에 따라, 발전기가 정상적으로 구동되지 않을 수 있으며, 발전기의 유지비용이 증가할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은, 베어링을 통해 공급된 전류를 충전할 수 있고 사용할 수 있는, 베어링을 이용한 발전기를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 회전바; 상기 회전바에 연결된 제3 베어링; 상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링; 상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부; 상기 제4 베어링을 지지하는 제4 지지부; 상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부; 일측 끝단은 상기 회전바의 일측 끝단을 통해 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 타측 끝단은 상기 회전바의 일측 끝단을 통해 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 전선; 상기 전선을 감싸도록 상기 전선의 내측 또는 외측에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석; 및 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 회전부를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 회전바; 상기 회전바에 연결된 제3 베어링; 상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링; 상기 제4 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제5 베어링; 상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부; 상기 제4 베어링을 지지하는 제4지지부; 상기 제5 베어링을 지지하는 제5 지지부; 상기 제3 지지부 내지 상기 제5 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부; 상기 회전바의 일측 끝단에 연결되어 있는 세 개의 폴들을 포함하는 강자성체의 코어부; 상기 코어부의 제4 폴에 감겨져 있으며, 일측은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제4 전선; 상기 코어부의 제5 폴에 연결되어 있고, 일측은 상기 제4 전선의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제5 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제5 전선; 상기 코어부의 제6 폴에 연결되어 있고, 일측은 상기 제5 전선의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제6 전선; 및 상기 코어부를 감싸도록 상기 코어부 외곽에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석을 포함한다.
본 발명에 의하면, 브러시가 아닌 베어링이 이용되기 때문에, 브러시의 마찰에 의한 발전기의 수명 감소가 방지될 수 있고 슬립링의 복잡한 구조와 짧은 수명의 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 발전기의 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 예시도.
도 2는 도 1에 도시된 C-C'라인을 따라 절단된 단면을 나타낸 예시도.
도 3은 도 2에 도시된 D-D'라인을 따라 절단된 단면을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 또 다른 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 또 다른 예시도.
도 6은 도 5에 도시된 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 도 1에 도시된 C-C'라인을 따라 절단된 단면을 나타낸 예시도.
도 3은 도 2에 도시된 D-D'라인을 따라 절단된 단면을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 또 다른 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 또 다른 예시도.
도 6은 도 5에 도시된 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 예시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 C-C'라인을 따라 절단된 단면을 나타낸 예시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 D-D'라인을 따라 절단된 단면을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 회전바(340), 상기 회전바에 연결된 제3 베어링(350), 상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링(360), 상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부(350a), 상기 제4 베어링을 지지하는 제4 지지부(360a), 상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부(400), 상기 회전바의 일측 끝단에 연결되어 있는 코어부(320), 상기 코어부에 감겨져 있고, 일측 끝단(331)은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 타측 끝단(332)은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 전선(330), 상기 코어부를 감싸도록 상기 코어부 외곽에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석, 및 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 회전부(500)를 포함한다.
우선, 회전바(340)는 속이 빈 원통형태가 될 수 있으며, 또는 속이 찬 원통일 수 있다.
예를 들어, 회전바(340)의 내부가 비어 있는 경우, 합선이 되지 않도록 절연체로 코팅된 2 개 이상의 전선들이 회전바(340) 내부의 빈 공간에 배치될 수 있다.
또한, 절연체로 코팅된 선들이 절연체 등으로 완전히 매립됨으로써, 회전바(340) 내부에는 빈 공간이 없을 수도 있다.
다음, 상기 제3 베어링(350)과 상기 제4 베어링(360)은 일정한 간격을 두고 상기 회전바에 연결된다.
상기 제3 베어링(350)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제3 내륜(351), 상기 제3 내륜과 이격되어 상기 제3 내륜을 감싸고 있는 제3 외륜(352) 및 상기 제3 내륜과 상기 제3 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제3 볼(353)들을 포함할 수 있다.
상기 제4 베어링(360)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제4 내륜(361), 상기 제4 내륜과 이격되어 상기 제4 내륜을 감싸고 있는 제4 외륜(362) 및 상기 제4 내륜과 상기 제4 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제4 볼(363)들을 포함할 수 있다.
상기 제3 내륜(351) 및 상기 제4 내륜(361) 각각은 상기 회전바(340)와 연결되어 있다. 따라서, 상기 회전바(340)가 회전할 때, 상기 제3 내륜 및 상기 제4 내륜 역시 상기 회전바와 함께 회전한다.
상기 제3 외륜(352)과 상기 제3 내륜(351) 사이에는 적어도 두 개의 제3 볼(353)들이 구비된다. 상기 제3 볼(353)들은 상기 제3 외륜(352)과 상기 제3 내륜(351) 사이에서 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 제3 내륜(351)이 회전할 때, 상기 제3 내륜에 의해 상기 제3 볼이 회전할 수 있다. 그러나, 상기 제3 내륜이 회전하더라도 상기 제3 외륜(352)은 회전하지 않을 수 있다. 즉, 상기 제3 내륜(351)이 상기 회전바과 함께 회전하더라도, 상기 제3 외륜(352)은 회전하지 않을 수 있다.
상기 제4 외륜(362)과 상기 제4 내륜(361) 사이에는 적어도 두 개의 제4 볼(363)들이 구비된다. 상기 제4 볼(363)들은 상기 제4 외륜(362)과 상기 제4 내륜(361) 사이에서 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 제4 내륜(361)이 회전할 때, 상기 제4 내륜에 의해 상기 제4 볼이 회전할 수 있다. 그러나, 상기 제4 내륜이 회전하더라도 상기 제4 외륜(362)은 회전하지 않을 수 있다. 즉, 상기 제4 내륜(361)이 상기 회전바과 함께 회전하더라도, 상기 제4 외륜(362)은 회전하지 않을 수 있다.
상기 제3 내륜, 상기 제3 볼 및 상기 제3 외륜은 도체로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 전선의 일측 끝단을 통해 상기 제3 내륜으로 공급되는 전원은 상기 제3 볼(353), 상기 제3 외륜(352) 및 상기 제3 지지부를 통해 상기 연결부(400)로 인가될 수 있다.
상기 제4 내륜, 상기 제4 볼 및 상기 제4 외륜은 도체로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 전선의 타측 끝단을 통해 상기 제4 내륜으로 공급된 전원은 상기 제4 볼(363), 상기 제4 외륜(362) 및 상기 제4 지지부를 통해 상기 연결부(400)로 인가될 수 있다.
다음, 상기 제3 지지부(350a)는 상기 제3 베어링을 지지하며, 상기 제3 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다. 상기 제4 지지부(360a)는 상기 제4 베어링을 지지하며, 상기 제4 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다.
상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부는 지지판(390)에 장착될 수 있다.
상기에서 설명된 바와 같이, 상기 회전바와 함께 상기 제3 내륜(351)이 회전하더라도, 상기 제3 볼에 의해 상기 제3 외륜(352)은 회전하지 않을 수 있으며, 특히, 상기 제3 외륜은 상기 제3 지지부에 고정되어 있고, 상기 제3 지지부는 상기 지지판(390)에 장착되어 있기 때문에, 상기 제3 외륜은 회전하지 않는다.
상기에서 설명된 바와 같이, 상기 회전바와 함께 상기 제4 내륜(361)이 회전하더라도, 상기 제4 볼에 의해 상기 제4 외륜(362)은 회전하지 않을 수 있으며, 특히, 상기 제4 외륜은 상기 제4 지지부에 고정되어 있고, 상기 제4 지지부는 상기 지지판(390)에 장착되어 있기 때문에, 상기 제4 외륜은 회전하지 않는다.
다음, 상기 코어부(320)는 상기 회전바(340)의 일측 끝단에 연결되어 있다. 따라서, 상기 코어부(320)는 상기 회전바, 상기 제3 내륜 및 상기 제4 내륜과 함께 회전한다. 본 발명에는 두 개 이상의 코어부(320)들이 구비될 수 있다.
다음, 상기 전선은 상기 코어부(320)의 외부에 감겨진다.
상기 전선의 일측 끝단은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 특히, 상기 제3 내륜과 연결되어 있다.
상기 전선의 타측 끝단은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 특히, 상기 제4 내륜과 연결되어 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전선의 일측 끝단은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제3 내륜(351)과 연결될 수 있으며, 상기 전선의 타측 끝단은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제4 내륜(361)과 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 제3 볼은 상기 제3 외륜과 상기 제3 내륜을 전기적으로 연결시키며, 상기 제4 볼은 상기 제4 외륜과 상기 제4 내륜을 전기적으로 연결시킨다.
따라서, 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 전선의 일측 끝단을 통해 상기 제3 내륜(351)으로 공급된 전원은 상기 제3 볼(353), 상기 제3 외륜(352) 및 상기 제3 지지부를 통해 상기 연결부로 인가될 수 있다.
또한, 상기 전선의 타측 끝단을 통해 상기 제3 내륜(351)으로 공급된 전원은 상기 제4 볼, 상기 제4 외륜(362) 및 상기 제4 지지부를 통해 상기 제어부로 인가될 수 있다.
다음, 상기 자석은 상기 코어부을 감싸도록 상기 코어부 외곽에 배치되는 N극(311)과 S극(312)을 포함한다.
다음, 상기 회전부는 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나, 또는 상기 자석을 회전시키는 기능을 수행한다.
상기 회전부는 풍력, 화력, 원자력, 조력 등과 같은 다양한 에너지에 의해 회전하는 장치가 될 수 있다. 상기 회전부에 의해 상기 회전바 또는 상기 자석 또는 상기 코어부가 회전함에 따라, 상기 전선에 전류가 발생될 수 있다.
마지막으로, 상기 연결부는 상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부를 통해 공급되는 교류 전원을 충전하는 기능을 수행할 수 있으며, 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환시킬 수도 있다.
또한, 변환된 직류 전원은 직접 부하에 연결되어 이용될 수 있으며, 또는, 별도의 충전시스템을 통해 충전된 후 사용될 수 있다.
즉, 상기 연결부는 공급되는 교류 전원을 부하에 직접 연결하는 기능을 수행할 수도 있고, 공급되는 교류 전원을 충전시스템으로 전달하는 기능을 수행할 수도 있으며, 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 기능을 수행할 수도 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법이 설명된다.
우선, 상기 회전부(500)는 풍력, 화력, 원자력, 조력 등과 같은 다양한 에너지들 중 어느 하나를 이용하여 회전할 수 있다.
다음, 상기 회전부에 의해 상기 회전바 또는 상기 자석 또는 상기 코어부가 회전할 수 있다.
다음, 상기 자석에 의해 생성된 자기장 속에서 상기 코어부가 회전하면, 상기 코어부에 감겨져 있는 상기 전선에 패러데이 전자기유도 법칙에 의해 전류가 발생된다.
다음, 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 전선의 일측 끝단에 인가된 전원은 상기 제3 내륜, 상기 제3 볼, 상기 제3 외륜 및 상기 제3 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
상기 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 전선의 타측 끝단에 인가된 전원은 상기 제4 내륜, 상기 제4 볼, 상기 제4 외륜 및 상기 제4 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
마지막으로, 상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부를 통해 인가된 전원에 의해 상기 연결부에는 전압이 충전될 수 있다.
그러나, 상기에서 설명된 바와 같이, 연결부에 교류가 인가되고 교류가 직류로 변환되어 직접 부하에 연결될 수 있으며, 또는 교류 또는 직류가 별도의 충전시스템을 이용하여 충전된 후 사용될 수도 있다.
이 경우, 상기 코어부가 회전함에 따라, 상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부로 인가되는 전원의 극성이 변경되며, 이에 따라, 연결부에는 교류 전압이 충전되거나 인가될 수 있다.
충전된 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키기 위해, 상기 연결부에는 정류자가 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 또 다른 예시도이다.
본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전바(340), 상기 회전바에 연결된 제3 베어링(350), 상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링(360), 상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부(350a), 상기 제4 베어링을 지지하는 제4 지지부(360a), 상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부(400), 일측 끝단은 상기 회전바의 일측 끝단을 통해 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 타측 끝단은 상기 회전바의 일측 끝단을 통해 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 전선(330), 상기 전선을 감싸도록 상기 전선의 내측 또는 외측에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석, 및 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 회전부(500)를 포함한다.
이 경우, 도 4에 도시된 베어링을 이용한 발전기는 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기와 유사한 구성들을 포함하고 있다. 즉, 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기와 비교할 때, 도 4에 도시된 베어링을 이용한 발전기에는, 도 1에 도시된 코어부(320)가 구비되어 있지 않으며, 도 1 도시된 코어부(320)에 감겨져 있던 전선(330)이 직접 상기 회전바(340)에 연결되어 있다. 따라서, 이하에서는, 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기에 구비된 구성과 동일한 구성에는 도 1에 도시된 도면부호와 동일한 도면부호가 부여된다. 또한, 이하에서는, 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기와 다른 특징들이 상세히 설명되며, 나머지 구성들은 간단히 설명된다.
우선, 회전바(340)는 속이 빈 원통이될 수 있으며, 속이 찬 원통일 수 있다.
다음, 상기 제3 베어링(350)과 상기 제4 베어링(360)은 일정한 간격을 두고 상기 회전바에 연결된다.
상기 제3 베어링(350)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제3 내륜(351), 상기 제3 내륜과 이격되어 상기 제3 내륜을 감싸고 있는 제3 외륜(352) 및 상기 제3 내륜과 상기 제3 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제3 볼(353)들을 포함할 수 있다.
상기 제4 베어링(360)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제4 내륜(361), 상기 제4 내륜과 이격되어 상기 제4 내륜을 감싸고 있는 제4 외륜(362) 및 상기 제4 내륜과 상기 제4 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제4 볼(363)들을 포함할 수 있다.
상기 제3 베어링(350) 및 상기 제4 베어링(360)의 구성 및 기능은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 제3 베어링(350) 및 제4 베어링(360)의 구성 및 기능과 동일하다.
다음, 상기 제3 지지부(350a)는 상기 제3 베어링을 지지하며, 상기 제3 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다. 상기 제4 지지부(360a)는 상기 제4 베어링을 지지하며, 상기 제4 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다.
상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부는 지지판(390)에 장착될 수 있다.
상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부의 구성 및 기능은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 제3 지지부 및 제4 지지부의 구성 및 기능과 동일하다.
다음, 상기 전선의 일측 끝단(331)은 상기 회전바(340)의 일측 끝단에 연결되어 있으며, 상기 전선의 타측 끝단(332) 역시 상기 회전바(340)의 일측 끝단에 연결되어 있다.
상기 전선의 일측 끝단(331)은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 특히, 상기 제3 내륜과 연결되어 있다.
상기 전선의 타측 끝단(332)은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 특히, 상기 제4 내륜과 연결되어 있다.
즉, 상기 전선(330)은 도 4에 도시된 바와 같이 사각형 형태로 형성되어 있고, 상기 전선의 일측 끝단(331)과 타측 끝단(332)은 상기 회전바(340)의 일측 끝단에 연결되어 있으며, 상기 전선의 일측 끝단(331)과 타측 끝단(332)은 전기선을 통해 제3 베어링(350)과 제4 베어링(360)에 연결되어 있다.
이 경우, 상기 전선(330)의 일측 끝단(331) 및 타측 끝단(332)은, 도 1에 도시된 전선(330)의 일측 끝단 및 타측 끝단이 제3 베어링(350)과 제4 베어링(360)에 연결된 형태와 동일한 형태로, 상기 제3 베어링(350)과 상기 제4 베어링(360)에 연결되어 있다.
상기 전선(330)은 두 쌍 이상 배치될 수 있다. 즉, 서로 다른 두 개의 전선(330)들이 배치될 수 있다. 한 쌍의 전선과 연결된 상기 제3 베어링(350)과 상기 제4 베어링(360)이 한 쌍의 베어링부를 구성한다고 할 때, 두 쌍 이상의 전선들이 배치되는 경우에는, 두 쌍 이상의 베어링부들이 구비될 수 있다.
다음, 상기 자석(310)은 상기 전선을 감싸도록 상기 전선 외곽에 배치되는 N극(311)과 S극(312)을 포함한다.
상기 자석은 한 쌍 이상 배치될 수 있다.
또한, 강자성체의 자석이 전선(330)으로 둘러 쌓인 공간의 내부에 배치될 수 있으며, 이에 따라 강한 자력이 발생될 수 있다.
즉, 자석은 상기 전선(330)의 외부에만 구비될 수도 있고, 상기 전선의 내부에만 구비될 수도 있으며, 상기 전선의 내부 및 외부에 각각 구비될 수도 있다.
상기 자석의 구성 및 기능은 도 1을 참조하여 설명된 자석의 구성 및 기능과 동일하다.
다음, 상기 회전부는 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 기능을 수행한다.
상기 회전부는 풍력, 화력, 원자력, 조력 등과 같은 다양한 에너지에 의해 회전할 수 있다. 상기 회전부에 의해 상기 회전바 또는 상기 자석이 회전함에 따라, 상기 전선에 전류가 발생될 수 있다.
마지막으로, 상기 연결부는 상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부를 통해 공급되는 교류 전원을 충전하는 기능을 수행할 수 있으며, 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환시킬 수도 있다.
또한, 변환된 직류 전원은 직접 부하에 연결되어 이용될 수 있으며, 또는, 별도의 충전시스템을 통해 충전된 후 사용될 수 있다.
즉, 상기 연결부는 공급되는 교류 전원을 부하에 직접 연결하는 기능을 수행할 수도 있고, 공급되는 교류 전원을 충전시스템으로 전달하는 기능을 수행할 수도 있으며, 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 기능을 수행할 수도 있다.
이하에서는, 도 4 참조하여, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법이 설명된다. 이 경우, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 내용들 중 회전부 및 전선에 대한 설명을 제외한 내용들은 도 4에 도시된 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법 설명에도 적용될 수 있다.
우선, 상기 회전부(500)는 풍력, 화력, 원자력, 조력 등과 같은 다양한 에너지들 중 어느 하나를 이용하여 회전할 수 있다.
다음, 상기 회전부에 의해 상기 회전바 또는 상기 자석 또는 상기 전선이 회전할 수 있다.
다음, 상기 자석에 의해 생성된 자기장 속에서 상기 전선이 회전하면, 상기 전선에 패러데이 전자기유도 법칙에 의해 전류가 발생된다.
다음, 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 전선의 일측 끝단에 인가된 전원은 상기 제3 내륜, 상기 제3 볼, 상기 제3 외륜 및 상기 제3 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
상기 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 전선의 타측 끝단에 인가된 전원은 상기 제4 내륜, 상기 제4 볼, 상기 제4 외륜 및 상기 제4 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
마지막으로, 상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부를 통해 인가된 전원에 의해 상기 연결부에는 전압이 충전될 수 있다.
그러나, 상기에서 설명된 바와 같이, 연결부에 교류가 인가되고 교류가 직류로 변환되어 직접 부하에 연결될 수 있으며, 또는 교류 또는 직류가 별도의 충전시스템을 이용하여 충전된 후 사용될 수도 있다.
이 경우, 상기 전선이 회전함에 따라, 상기 제3 지지부 및 상기 제4 지지부로 인가되는 전원의 극성이 변경되며, 이에 따라, 상기 연결부에는 교류 전압이 충전되거나 인가될 수 있다.
충전된 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키기 위해, 상기 연결부에는 정류자가 더 포함될 수 있다.
상기에서 도 4를 참조하여 설명된 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기에서는 자석(310)이 전선(330)을 감싸고 있다.
그러나, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기에서는, 자석(310)이 전선(330)의 내측에 구비될 수도 있다. 이 경우, 자석(310)은 영구자석일 수도 있으며, 전자석일 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기에서는, 자석들이 전선(330)의 내측 및 외측 각각에 구비될 수 있다. 이 경우, 전선(330)의 내측에 구비된 자석은 자속을 강하게 하기 위해 강자성체가 될 수 있다. 강자성체는 영구자석으로 형성될 수 있다. 그러나, 강자성체로 형성된 자석은 영구자석 대신 전자석으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 전선의 내측에 구비된 자석의 극성은 전선의 외측에 구비된 자석과 반대되는 극성을 갖도록 배치된다.
또한, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기에서는, 자석들이 전선의 내측 및 외측 각각에 구비될 수 있다. 이 경우, 전선의 외측에 구비된 자석은 자속을 강하게 하기 위해 강자성체가 될 수 있다. 강자성체는 영구자석으로 형성될 수 있다. 그러나, 강자성체로 형성된 자석은 영구자석 대신 전자석으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 전선의 내측에 구비된 자석의 극성은 전선의 외측에 구비된 자석과 반대되는 극성을 갖도록 배치된다.
또한, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기에서는, 자석들이 전선의 내측 및 외측 각각에 구비될 수 있다. 이 경우, 전선의 외측에 구비된 자석 및 내측에 구비된 자석은 전자석으로 형성될 수 있다. 이 경우, 전선의 내측에 구비된 자석의 극성은 전선의 외측에 구비된 자석과 반대되는 극성을 갖도록 배치된다.
도 5는 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 또 다른 예시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전바(340), 상기 회전바에 연결된 제3 베어링(350), 상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링(360), 상기 제4 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제5 베어링(370), 상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부(350a), 상기 제4 베어링을 지지하는 제4지지부(360a), 상기 제5 베어링을 지지하는 제5 지지부(370a), 상기 제3 지지부 내지 상기 제5 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부(400), 상기 회전바의 일측 끝단에 연결되어 있는 세 개의 폴들을 포함하는 코어부(320), 상기 코어부의 제4 폴에 감겨져 있으며, 일측은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제4 전선(331), 상기 코어부의 제5 폴에 연결되어 있고, 일측은 상기 제4 전선의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제5 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제5 전선(332), 상기 코어부의 제6 폴에 연결되어 있고, 일측은 상기 제5 전선의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제6 전선(333), 및 상기 코어부를 감싸도록 상기 코어부 외곽에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석(310)을 포함한다.
이 경우, 도 5에 도시된 베어링을 이용한 발전기는 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기와 유사한 구성들을 포함하고 있다. 즉, 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기와 비교할 때, 도 5에 도시된 베어링을 이용한 발전기에는, 세 개의 폴들을 포함하는 코어부(320)가 구비되며, 세 개의 베어링들(350, 360, 370)이 구비된다. 따라서, 이하에서는, 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기에 구비된 구성과 동일한 구성에는 도 1에 도시된 도면부호와 동일한 도면부호가 부여된다. 또한, 이하에서는, 도 1에 도시된 베어링을 이용한 발전기와 다른 특징들이 상세히 설명되며, 나머지 구성들은 간단히 설명된다.
우선, 회전바(340)는 속이 빈 원통이될 수 있으며, 속이 찬 원통일 수 있다.
다음, 상기 제3 베어링(350)과 상기 제4 베어링(360)은 일정한 간격을 두고 상기 회전바에 연결된다.
상기 제3 베어링(350)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제3 내륜(351), 상기 제3 내륜과 이격되어 상기 제3 내륜을 감싸고 있는 제3 외륜(352) 및 상기 제3 내륜과 상기 제3 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제3 볼(353)들을 포함할 수 있다.
상기 제4 베어링(360)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제4 내륜(361), 상기 제4 내륜과 이격되어 상기 제4 내륜을 감싸고 있는 제4 외륜(362) 및 상기 제4 내륜과 상기 제4 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제4 볼(363)들을 포함할 수 있다.
상기 제5 베어링(370)은, 상기 회전바에 연결되어 있는 제5 내륜, 상기 제5 내륜과 이격되어 상기 제5 내륜을 감싸고 있는 제5 외륜 및 상기 제5 내륜과 상기 제5 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제5 볼들을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제5 베어링(370)의 내부 구조는, 도 2 및 도 3에 도시된 상기 제3 베어링(350) 및 상기 제4 베어링(360)의 내부 구조와 동일한 형태로 형성될 수 있다
상기 제3 베어링(350), 상기 제4 베어링(360) 및 상기 제5 베어링(370)의 기능은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 제3 베어링(350) 및 제4 베어링(360)의 기능과 동일하다.
다음, 상기 제3 지지부(350a)는 상기 제3 베어링을 지지하며, 상기 제3 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다. 상기 제4 지지부(360a)는 상기 제4 베어링을 지지하며, 상기 제4 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다. 상기 제5 지지부(370a)는 상기 제5 베어링을 지지하며, 상기 제5 베어링으로부터 공급된 전원을 상기 연결부로 공급한다.
상기 제3 지지부, 상기 제4 지지부 및 상기 제5 지지부는 지지판(390)에 장착될 수 있다.
상기 제3 지지부(350a), 상기 제4 지지부(360a) 및 상기 제5 지지부(370a)의 구성 및 기능은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 제3 지지부(350a) 및 제4 지지부(360a)의 구성 및 기능과 동일하다.
다음, 상기 코어부(320)는 상기 회전바(340)의 일측 끝단에 연결되어 있다. 따라서, 상기 코어부(320)는 상기 회전바, 상기 제3 내륜 내지 상기 제5 내륜과 함께 회전한다. 상기 코어부(320)는 상기 제4 폴(321), 상기 제5 폴(322) 및 상기 제6 폴(323)을 포함한다.
상기 제4 폴(321)에는 상기 제4 전선(331)이 감겨진다.
상기 제5 폴(322)에는 상기 제5 전선(332)이 감겨진다.
상기 제6 폴(323)에는 상기 제6 전선(333)이 감겨진다.
다음, 제4 전선(331)은 상기 코어부의 제4 폴(321)에 감겨져 있으며, 일측은 상기 제3 베어링(350)의 제3 내륜과 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제5 전선(332)은 상기 코어부의 제5 폴(322)에 연결되어 있고, 일측은 상기 제4 전선(331)의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제5 베어링(370)의 제5 내륜과 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제6 전선(333)은, 상기 코어부의 제6 폴(323)에 연결되어 있고, 일측은 상기 제5 전선(332)의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제4 베어링(360)의 제4 내륜과 전기적으로 연결되어 있다.
다음, 상기 자석은 상기 코어부을 감싸도록 상기 코어부 외곽에 배치되는 N극(311)과 S극(312)을 포함한다.
상기 자석의 구성 및 기능은 도 1을 참조하여 설명된 자석의 구성 및 기능과 동일하다.
다음, 상기 회전부는 상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 기능을 수행한다.
상기 회전부는 풍력, 화력, 원자력, 조력 등과 같은 다양한 에너지에 의해 회전할 수 있다. 상기 회전부에 의해 상기 회전바 또는 상기 자석 또는 상기 코어부가 회전함에 따라, 상기 전선에 전류가 발생될 수 있다.
마지막으로, 상기 연결부는 상기 제3 지지부, 상기 제4 지지부 및 상기 제5 지지부를 통해 공급되는 교류 전원을 충전하는 기능을 수행할 수 있으며, 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환시킬 수도 있다.
마지막으로, 상기 연결부는 상기 제3 지지부, 상기 제4 지지부 및 상기 제5 지지부를 통해 공급되는 교류 전원을 충전하는 기능을 수행할 수 있으며, 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환시킬 수도 있다.
또한, 변환된 직류 전원은 직접 부하에 연결되어 이용될 수 있으며, 또는, 별도의 충전시스템을 통해 충전된 후 사용될 수 있다.
즉, 상기 연결부는 공급되는 교류 전원을 부하에 직접 연결하는 기능을 수행할 수도 있고, 공급되는 교류 전원을 충전시스템으로 전달하는 기능을 수행할 수도 있으며, 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 기능을 수행할 수도 있다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 베어링을 이용한 발전기의 동작 방법이 설명된다.
우선, 상기 회전부(500)는 풍력, 화력, 원자력, 조력 등과 같은 다양한 에너지들 중 어느 하나를 이용하여 회전할 수 있다.
다음, 상기 회전부에 의해 상기 회전바 또는 상기 자석 또는 상기 코어부가 회전할 수 있다.
다음, 상기 자석에 의해 생성된 자기장 속에서 상기 코어부가 회전하면, 상기 코어부에 감겨져 있는 상기 전선에 패러데이 전자기유도 법칙에 의해 전류가 발생된다.
다음, 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 제4 전선에 인가된 전원은 상기 제4 내륜, 상기 제4 볼, 상기 제4 외륜 및 상기 제4 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
상기 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 제5 전선에 인가된 전원은 상기 제5 내륜, 상기 제5 볼, 상기 제5 외륜 및 상기 제5 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
상기 전자기유도 법칙에 의해 발생된 전류에 의해 상기 제6 전선에 인가된 전원은 상기 제6 내륜, 상기 제6 볼, 상기 제6 외륜 및 상기 제6 지지부를 통해 상기 연결부에 인가된다.
마지막으로, 상기 제4 지지부 내지 상기 제6 지지부를 통해 인가된 전원에 의해 상기 연결부에는 전압이 충전될 수 있다.
그러나, 상기에서 설명된 바와 같이, 연결부에 교류가 인가되고 교류가 직류로 변환되어 직접 부하에 연결될 수 있으며, 또는 교류 또는 직류가 별도의 충전시스템을 이용하여 충전된 후 사용될 수도 있다.
이 경우, 상기 코어부가 회전함에 따라, 상기 제4 지지부 내지 상기 제6 지지부로 인가되는 전원의 극성이 변경되며, 이에 따라, 상기 연결부에는 교류 전압이 충전되거나 인가될 수 있다.
충전된 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키기 위해, 상기 연결부에는 정류자가 더 포함될 수 있다.
발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
310: 자석 311: N극
312: S극 320: 코어부
321: 제4폴 322: 제5폴
323: 제6폴 330: 전선
331: 일측 끝단 332: 타측 끝단
340: 회전바 350: 제3 베어링
350a: 제3 지지부 351: 제3 내륜
352: 제3 외륜 353: 제3 볼
360: 제4 베어링 360a: 제4 지지부
361: 제4 내륜 362: 제4 외륜
363: 제4 볼 370: 제5 베어링
370a: 제5 지지부 390: 지지판
400: 연결부 500: 회전부
312: S극 320: 코어부
321: 제4폴 322: 제5폴
323: 제6폴 330: 전선
331: 일측 끝단 332: 타측 끝단
340: 회전바 350: 제3 베어링
350a: 제3 지지부 351: 제3 내륜
352: 제3 외륜 353: 제3 볼
360: 제4 베어링 360a: 제4 지지부
361: 제4 내륜 362: 제4 외륜
363: 제4 볼 370: 제5 베어링
370a: 제5 지지부 390: 지지판
400: 연결부 500: 회전부
Claims (3)
- 회전바;
상기 회전바에 연결된 제3 베어링;
상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링;
상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부;
상기 제4 베어링을 지지하는 제4 지지부;
상기 제3 지지부와 상기 제4 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부;
일측 끝단은 상기 회전바의 일측 끝단을 통해 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있으며, 타측 끝단은 상기 회전바의 일측 끝단을 통해 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 전선;
상기 전선을 감싸도록 상기 전선의 내측 또는 외측에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석; 및
상기 회전바와 상기 전선을 회전시키거나 또는 상기 자석을 회전시키는 회전부를 포함하고,
상기 제3 베어링은,
상기 회전바에 연결되어 있는 제3 내륜;
상기 제3 내륜과 이격되어 상기 제3 내륜을 감싸고 있는 제3 외륜; 및
상기 제3 내륜 및 상기 제3 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제3 볼들을 포함하고,
상기 제4 베어링은,
상기 회전바에 연결되어 있는 제4 내륜,
상기 제4 내륜과 이격되어 상기 제4 내륜을 감싸고 있는 제4 외륜; 및
상기 제4 내륜 및 상기 제4 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제4 볼들을 포함하고,
상기 전선의 일측 끝단은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제3 내륜과 전기적으로 연결되어 있으며,
상기 전선의 타측 끝단은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제4 내륜과 전기적으로 연결되어 있는 베어링을 이용한 발전기. - 삭제
- 회전바;
상기 회전바에 연결된 제3 베어링;
상기 제3 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제4 베어링;
상기 제4 베어링과 이격되어 상기 회전바에 연결된 제5 베어링;
상기 제3 베어링을 지지하는 제3 지지부;
상기 제4 베어링을 지지하는 제4지지부;
상기 제5 베어링을 지지하는 제5 지지부;
상기 제3 지지부 내지 상기 제5 지지부로부터 공급되는 전원을 충전하거나 외부로 전달하는 연결부;
상기 회전바의 일측 끝단에 연결되어 있는 세 개의 폴들을 포함하는 코어부;
상기 코어부의 제4 폴에 감겨져 있으며, 일측은 상기 제3 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제4 전선;
상기 코어부의 제5 폴에 연결되어 있고, 일측은 상기 제4 전선의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제5 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제5 전선;
상기 코어부의 제6 폴에 연결되어 있고, 일측은 상기 제5 전선의 타측과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제4 베어링과 전기적으로 연결되어 있는 제6 전선; 및
상기 코어부를 감싸도록 상기 코어부의 외곽에 배치되는 N극과 S극을 포함하는 자석을 포함하고,
상기 제3 베어링은,
상기 회전바에 연결되어 있는 제3 내륜;
상기 제3 내륜과 이격되어 상기 제3 내륜을 감싸고 있는 제3 외륜; 및
상기 제3 내륜 및 상기 제3 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제3 볼들을 포함하고,
상기 제4 베어링은,
상기 회전바에 연결되어 있는 제4 내륜;
상기 제4 내륜과 이격되어 상기 제4 내륜을 감싸고 있는 제4 외륜; 및
상기 제4 내륜 및 상기 제4 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제4 볼들을 포함하고,
상기 제5 베어링은,
상기 회전바에 연결되어 있는 제5 내륜;
상기 제5 내륜과 이격되어 상기 제5 내륜을 감싸고 있는 제5 외륜; 및
상기 제5 내륜 및 상기 제5 외륜 사이에 구비되는 적어도 두 개의 제5 볼들을 포함하고,
상기 제4전선은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제3 내륜과 전기적으로 연결되어 있고,
상기 제5 전선은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제5 내륜과 전기적으로 연결되어 있으며,
상기 제6 전선은 상기 회전바의 내부 공간을 통해 상기 제4 내륜과 전기적으로 연결되어 있는 베어링을 이용한 발전기.
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220042678A KR102597241B1 (ko) | 2022-04-06 | 2022-04-06 | 베어링을 이용한 발전기 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Patent Citations (1)
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